JP4598428B2 - アモルファスシリコン又はポリシリコンの成膜方法 - Google Patents
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Description
ことが好ましい。前記SiH4ガス及びH2ガス以外のガスとしては、ドーピング対象元素の水素化物により構成されるドーパントガスのみを含むのが好ましい。これにより、例えばa−Siにドーピングする場合においても、成長速度を維持しつつ膜質を良好にすることができる。不純物の混入も防止できる。
の流量との関係を示す図である。図4に示すように、H2ガスの流量が大きくなるに従ってa−Siの収率が小さくなる傾向になる。これは、H2ガスの流量が大きくなりすぎると、直接反応に寄与するSiH4ガスがプラズマにより励起されて反応しa−Siが基板に堆積するより前に基板から反応ガスが移動してしまうためと考えられる。
1)SiH4/H2比に関しては、収率とSi−H比と堆積速度とを加味することにより、0.01以上でありかつ0.04以下が好ましい。
2)H2流量に関しては、SiH4/H2比とSi−H結合比との関係より、H2流量が2.0sccm/mm2以上であり、6.0sccm/mm2以下であるのが好ましい。
3)基板温度はSi−H比と堆積速度とを加味して150℃近傍が好ましい。
4)主たるガスであるSiH4とH2との合計の割合は80%以上が好ましく、90%以上がさらに好ましい。
Lを、1/3(sccm/cm)以下としている。すなわち、反応ガスの流れる方向と直角の方向のプラズマ化空間の幅Lに対するシリコン含有原料ガス供給量を規定することで、成膜条件を決めている。さらに、グロー放電させる電圧として、第1の電極部と第2の電極部との間への印加電圧をギャップ寸法ΔHで除した値が、5kV/mm以上に設定される。なお、電圧の上限は、アーク放電が起こらない電圧(例えば20kV/mm)である。このような条件でプラズマ化空間に反応ガスを導入して基板上にポリシリコン薄膜を堆積させて成膜する。
比を変化させるとともに、反応容器40内に供給するプロセスガスとしてのH2ガスの流量を変化させることにより、基板30上にアモルファスシリコン薄膜またはポリシリコン薄膜を高速で形成する。本実施形態では、反応ガスとしてSiH4ガスをH2ガスで希釈して使用し、SiH4ガスを5ccm、H2ガスを95sccmで供給し、希釈によるガス比を0.05程度以下に設定している。
Claims (6)
- 第1の電極部を兼ねる基板設置部と、ガス供給部と、前記第1の電極部との間にプラズマ化空間を形成する第2の電極部と、前記第1の電極部と前記第2の電極部との間に電圧を印加する電源部と、を有するプラズマ成膜装置を用いてアモルファスシリコン又はポリシリコンを成膜する成膜方法であって、
シリコン含有原料ガスとH2ガスとドーパントガスのうち少なくともシリコン含有原料ガスとH2ガスからなる反応ガスを、前記ガス供給部にて前記プラズマ化空間に導入するステップと、
前記プラズマ化空間の圧力を1.333×10 4 Pa〜10.664×10 4 Paに保持しつつ前記反応ガスをプラズマ励起させて前記基板設置部に載せた基板上にアモルファスシリコン又はポリシリコンの薄膜を形成させるステップと
を含み、前記反応ガスにおけるシリコン含有原料ガスのH2ガスに対する流量比が、0.002以上0.04以下であり、前記プラズマ化空間でのH2ガスの流量密度が、2.0sccm/mm2以上8.5sccm/mm2以下であることを特徴とする成膜方法。 - 前記反応ガスにおけるシリコン含有原料ガスのH2ガスに対する流量比が、0.01以上0.04以下であり、前記プラズマ化空間でのH2ガスの流量密度が、2.0sccm/mm2以上6.0sccm/mm2以下であることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。
- 前記基板の温度を、150℃〜200℃にするステップを更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の成膜方法。
- 前記反応ガスが、前記シリコン含有原料ガス及びH2ガス以外のガスとしては、ドーピング対象元素の水素化物により構成されるドーパントガスのみを含むことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の成膜方法。
- 前記プラズマ化空間での前記シリコン含有原料ガスの流量密度が、0.016sccm/mm2以上0.083sccm/mm2以下であり、前記プラズマ化空間でのH2ガスの流量密度が、4.16sccm/mm2以上8.32sccm/mm2以下であることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。
- 前記基板設置部と前記第2の電極部とが反応容器内に設置されており、
前記反応容器に前記反応ガスとは別系統のH2ガスを供給して前記反応容器内を水素雰囲気にし、前記流量比に代えて、前記シリコン含有原料ガスの、前記反応ガス中のH2ガス及び前記別系統のH2ガスの合計流量に対する流量比が、0.002以上0.04以下になるようにし、前記プラズマ化空間でのH2ガスの流量密度に代えて、前記別系統のH2ガスを前記反応ガスと共に前記プラズマ化空間に導入したと仮定したときの前記プラズマ化空間でのH2ガスの流量密度が、4.16sccm/mm2以上8.32sccm/mm2以下になるようにすることを特徴とする請求項5に記載の成膜方法。
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